4.6.1. Phần IV- Ứng dụng của lƣu huỳnh[34], [56]
Để mở rộng kiến thức của học sinh về ứng dụng của lưu huỳnh, giáo viên có thể giới thiệu về khí mù tạt lưu huỳnh theo các tư liệu sau:
Chất mù tạt lưu huỳnh cũng còn được gọi là “khí mù tạt” hay “chất mù tạt”, hoặc gọi theo qui ước của quân đội là H, HD, và HT, được sử dụng làm vũ khí hóa học trong chiến tranh.
Tên IUPAC: bis(2-chloroethyl) sulfide Công thức cấu tạo của chất mù tạc lưu huỳnh
Đôi khi chất mù tạt có mùi giống như tỏi, hành hoặc mù tạt hoặc đôi khi không có mùi vị gì. Chất này có thể ở dạng hơi, chất lỏng dạng dầu hoặc chất rắn. Chất mù tạt
lưu huỳnh có thể có màu trong suốt, vàng hoặc nâu khi ở dạng lỏng hoặc rắn. Mù tạt lưu huỳnh không xuất hiện trong môi trường tự nhiên.
Chất này có thể ảnh hưởng lâu dài đối với sức khỏe như thế nào?
Việc tiếp xúc với chất mù tạt lưu huỳnh dạng lỏng dễ có khả năng gây bỏng độ hai và độ ba và sau đó để lại sẹo hơn là khi tiếp xúc với chất này ở dạng hơi. Tình trạng bỏng nặng trên da có thể gây tử vong.
Nếu hít phải quá nhiều chất này ở dạng khí, bệnh nhân có thể mắc bệnh hô hấp mãn tính, nhiễm trùng đường hô hấp nhiều lần hoặc tử vong.
Tiếp xúc nhiều với mắt có thể gây mù vĩnh viễn.
Nếu tiếp xúc với khí mù tạt lưu huỳnh, nguy cơ mắc bệnh ung thư phổi và đường hô hấp sẽ tăng lên.
Khí mù tạt lần đầu tiên được sử dụng trong chiến tranh thế giớ thứ I, trong một cuộc chiến giữa Đức và Anh ở gần Ypres (Bỉ) vào năm 1917, và sau đó tiếp tục được quân Đức sử dụng để chiến đấu với quân Pháp. Sau này, khí mù tạt liên tiếp được sử dụng tại nhiều nước. Lúc đầu, khí mù tạt được bắn ra bằng đạn súng cối, sau đó được rải bằng máy bay.
Hình 4. 24: Một ngƣời lính bị bỏng ở lƣng và tay do khí mù tạt lƣu huỳnh (năm 1918). (Ảnh: digitaljournal.com)
4.6.2. Phần V- Trạng thái tự nhiên và sản xuất lƣu huỳnh[46]
Để mở rộng kiến thức cho học sinh về sự phổ biến của lưu huỳnh trong tự nhiên, ngoài nội dung sách giáo khoa giáo viên có thể cung cấp thêm các tư liệu và hình ảnh sau:
Lưu huỳnh dạng đơn chất có thể tìm thấy ở gần các suối nước nóng và các khu vực núi lửa tại nhiều nơi trên thế giới, đặc biệt là dọc theo vành đai lửa Thái Bình Dương. Vì thế trong bụi núi lửa thường chứa lưu huỳnh và các khí SOx.
Tư liệu thực tế:
Vào ngày 14/4/2010, một núi lửa nằm dưới sông băng Eyjafjallajokull, sông băng lớn thứ 5 của Iceland, phun trào dữ dội. Khói bụi từ núi lửa đã gần như bao trùm toàn bộ Châu Âu khiến cho rất nhiều sân bay phải đóng cửa, nhiều chuyến bay phải hủy bỏ hoặc tạm hoãn vô thời hạn.
Theo kết quả phân tích của các nhà khoa học đại học Iceland, trong lớp bụi sinh ra từ núi lửa, có đến 40% các hạt cực nhỏ mà mắt thường không nhìn thấy được, hơn nữa hàm lượng flo và lưu huỳnh trong khói bụi là rất lớn. Tom Beland một chuyên gia thuộc Sở nghiên cứu Y học môi trường cho rằng, đến khi lớp bụi từ trên không lắng xuống mặt đất, chúng sẽ ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe con người. Khi đó, những người dân ở vùng núi lửa phun trào sẽ gặp phải sự tác động từ các chất flo và lưu huỳnh trong bụi núi lửa, rất dễ dẫn đến các bệnh về mắt, mũi và họng.
Chùm ảnh minh họa:
Hình 4. 25: Đƣờng kính miệng núi lửa Eyjafjallajokull là 3,4 km, có băng phủ trên diện tích khoảng 100 km2. (Ảnh: CE)
Hình 4. 26: Việc núi lửa phun trào từ dƣới những lớp băng đã tạo nên những hạt nhỏ li ti nhƣ thủy tinh trong lớp bụi. (Ảnh: CE)
Hình 4. 27: Sự trợ lực của gió đã khiến cho lớp bụi tạo ra những tác hại vƣợt ngoài dự liệu. (Ảnh: CE).
4.7. Bài 32: Hidro sunfua – Lƣu huỳnh đioxit – Lƣu huỳnh trioxit trioxit
4.7.1. Hidro sunfua Phần I – Tính chất vật lý Phần I – Tính chất vật lý
Để nhấn mạnh tính chất rất độc của Hidro sunfua (H2S), giáo viên có thể cung cấp cho học sinh các tư liệu và hình ảnh thực tế sau:
Hidro sunfua là một chất độc. Mặc dù ban đầu nó có mùi, nhưng nó nhanh chóng làm cho cảm giác bị tê liệt khiến con người không cảm thấy mùi của nó nữa, vì thế các nạn nhân không biết được sự hiện diện của nó cho đến khi đã quá muộn. Đối với thực vật, hidro sunfua làm rụng lá và giảm sinh trưởng.
Tư liệu thực tế:
Hình 4. 28: Biển Đen
Ở đáy của Biển Đen, khí hiđro sunfua hình thành một cách thường xuyên do các muối sunfat hoà tan trong nước biển tương tác với các chất hữu cơ thải xuống biển.
4 4 2 2 2 2 3 2 2 CaSO CH CaS CO H O CaS H O CO CaCO H S
Quá trình này tạo ra muối Canxi cacbonat lắng xuống đáy biển, đồng thời giải phóng ra khí hidro sunfua. Khí H2S này không kịp bốc lên đến các tầng nước mặt vì tại độ sâu khoảng 150m nó đã gặp oxi khuếch tán từ trên mặt nước xuống và bị oxi hóa thành lưu huỳnh.
2H2S + O2 2H2O + 2S
Tuy nhiên, trong những năm gần đây liên quan đến thảm hoạ ô nhiễm Biển Đen, ranh giới mực nước biển có mặt khí H2S càng nâng cao lên dần đã tiêu diệt hoàn toàn mọi sinh vật trên đường dịch chuyển ranh giới. Ranh giới chết này gần đây đã nâng lên đến độ sâu 40m kể từ mặt nước biển.
4.7.2. Lƣu huỳnh dioxit và lƣu huỳnh trioxit
Để nhấn mạnh tác hại của các khí này đối với môi trường, giáo viên có thể cung cấp cho học sinh những tư liệu liên quan đến mưa axit.
CHƢƠNG 5: Giáo dục môi trƣờng thông qua chƣơng trình hóa học lớp 11
5.1. Bài 7: Nitơ
5.1.1. Phần III – Tính chất hoá học
Để nhấn mạnh ảnh hưởng của các loại oxit nitơ đối với môi trường, giáo viên có thể cung cấp cho học sinh những tư liệu thực tế sau:
a/ Hịên tượng Smog quang hóa (khói mù quang hóa, sương mù quang hóa)[4], [51] Smog quang hóa là tên gọi đặt cho một hỗn hợp gồm các chất phản ứng và các sản phẩm phản ứng sinh ra khi các hidrocacbon và các oxit nitơ cùng có mặt trong khí quyển dưới tác dụng của bức xạ mặt trời. Khói quang hóa là loại khói mang tính oxi hóa rất cao. Khói có màu nâu, gây tác hại cho mắt và phổi, phá hoại đời sống thực vật.
Hình 5. 1:Sơ đồ hình thành sƣơng mù quang hóa. (Ảnh: danluan.org)
Hiện tượng này thường xuất hiện ở các đô thị do nhiệt độ tại các khu vực trung tâm của thành phố lớn thường cao hơn ít nhất là vài độ so với ngoại thành.
Theo các nhà khoa học, hiện tượng sương mù quang hóa phản ánh mức độ ô nhiễm không khí. Hiện tượng này xảy ra càng nhiều chứng tỏ không khí đang bị ô nhiễm nghiêm trọng. Khi con người bị loại sương mù độc hại này tấn công vào đường hô hấp gây đau rát phổi, giảm khả năng hấp thụ oxi, gây đau đầu, hôn mê và có thể tử vong. Sương khói vào mắt còn làm đau rát, giảm thị lực. Cây cối bị sương khói làm
khô héo lá và có thể chết giống như bị mưa axit. Cũng cần nói rõ là sương khói quang hoá kết hợp tác động của nhiệt độ thường gây nguy hiểm nhất cho người cao tuổi, phụ nữ có thai, trẻ em và người bị tim mạch. Các thành phố lớn trên thế giới thường gặp phải hiện tượng này: Sương khói quang hoá xuất hiện ở London từ ngày 5 đến 10 /12/1952 đã cướp đi sinh mạng của 12.000 người. Sau đó 3 năm (9/1955) tại Lusanca (Mỹ) cũng tái diễn kịch bản này, làm cho 400 người chết (chủ yếu là các cụ già).
Hình 5. 2: Một góc Bắc Kinh sau khi mƣa (bên trái) và ngày nắng đầy khói mù (bên phải). (Ảnh: vi.wikipedia.org)
b/ Khí cười – hiểm họa đối với tầng ozon [27], [35]
Khí Nitơ oxit (N2O) , còn được biết đến với tên gọi “khí cười” thường được dùng làm chất gây tê trong nha khoa, chất gây mê, giảm đau trong y học. Tuy nhiên, theo một nghiên cứu mới của các nhà khoa học Mỹ khẳng định N2O đã trở thành mối họa lớn nhất đối với tầng ozon và nó có khả năng tồn tại suốt nhiều thế kỉ. (Xem thêm phần 3.3 Sự suy giảm tầng ozon)
Lượng N2O thải vào khí quyển chủ yếu là từ những hoạt động của con người như đốt cháy nhiên liệu hóa thạch, vận hành các nhà máy xử lí nước thải hay các quy trình công nghiệp khác liên quan đến nitơ. Mở rộng sản xuất trồng trọt cùng số lượng vật nuôi tăng vọt cũng làm tăng lượng khí N2O thải ra thông qua phân bón gốc nitơ và các chất thải của gia súc.
Hình 5. 3: Một số loại phân bón đƣợc sử dụng tại các nông trại hiện đại làm tăng lƣợng N2O. (Ảnh: National Geographic)
Đồng thời N2O cũng là một trong các loại khí gây hiệu ứng nhà kính, thúc đẩy quá trình ấm lên của Trái đất dẫn đến những biến đổi về khí hậu.
Vì thế, cắt giảm N2O là một giải pháp kép cho vấn đề khí hậu và môi trường mà hiện nay các nhà khoa học vẫn đang nghiên cứu. Tuy nhiên đây là một vấn đề nan giải vì dân số thế giới ngày càng tăng, còn người phải mở rộng trồng trọt và chăn nuôi để đảm bảo nhu cầu về lương thực, đồng nghĩa với việc phát thải N2O ngày càng nhiều.
5.1.2. Phần IV - Ứng dụng[20], [23],[ 44]
Để minh họa cho ý “Nguyên tố nitơ là một trong những thành phần dinh dưỡng chính của thực vật”, giáo viên có thể cung cấp cho học sinh những tư liệu và hình ảnh sau:
Nitơ có vai trò đặc biệt quan trọng đối với sự sinh trưởng, phát triển của cây trồng và do đó nó quyết định năng suất và chất lượng thu hoạch. Nitơ có trong thành phần của hầu hết các chất trong cây: protein, axit nucleic, các sắc tố quang hợp, các hợp chất dự trữ năng lượng: ADP, ATP, các chất điều hoà sinh trưởng. Như vậy Nitơ vừa có vai trò cấu trúc, vừa tham gia trong các quá trình trao đổi chất và năng lượng. Nitơ có vai trò quyết định đến toàn bộ các quá trình sinh lý của cây trồng.
Khi thiếu nitơ, cây sinh trưởng phát triển kém, diệp lục không hình thành, lá chuyển màu vàng, đẻ nhánh và phân cành kém, hoạt động quang hợp và tích lũy giảm sút nghiêm trọng, dẫn tới suy giảm năng suất.
Hình 5. 4: Thiếu đạm dẫn đến tình trạng cháy lá, hạt thƣa, lép trên cây ngô
Thừa nitơ sẽ làm cây sinh trưởng quá mạnh, do thân lá tăng trưởng nhanh mà mô cơ giới kém hình thành nên cây rất yếu, dễ đổ, dễ bị sâu bệnh tấn công. Ngoài ra sự dư thừa nitơ trong sản phẩm cây trồng (đặc biệt là rau xanh) còn gây tác hại lớn tới sức khỏe con người. Nếu nitơ dư thừa ở dạng NO3 thì khi vào cơ thể, chúng sẽ chuyển thành NO2 rồi đi vào dạ dày, vào ruột non và mạch máu, và chuyển hemoglobin (của máu) thành dạng met-hemoglobin, làm mất khả năng vận chuyển oxy của tế bào. Còn nếu nitơ dư thừa ở dạng NO2 chúng sẽ kết hợp với axit amin thứ cấp tạo thành chất Nitrosamine - một chất gây ung thư rất mạnh.
Hình 5. 5: Thừa đạm cũng dẫn đến sâu bệnh
Rễ cây hấp thụ Nitơ ở hai dạng: nitrat (NO3) và amôn (NH4) trong đất. Chỉ có cây họ đậu có thể đồng hóa được nitơ tự do trong không khí nhờ các vi khuẩn cố định nitơ sống trên nốt sần của rễ cây.
Hình 5. 6: Rễ cây họ đậu (Ảnh: thuviensinhhoc.com)
Ngoài các tác dụng đã nêu trong sách giáo khoa, giáo viên có thể bổ sung thêm một số ứng dụng sau của khí nitơ:
Người ta thường cho nitơ là "khí lười", không duy trì sự sống, sự cháy... Tuy nhiên, người ta đã biết lợi dụng tính chất đó phục vụ cho lợi ích con người.
Trong bóng đèn sợi đốt bằng wonfram (W) được chứa đầy khí nitơ để làm giảm bớt sự bay hơi của kim loại này. Trong các nhiệt kế cột thuỷ ngân, để đo ở nhiệt độ cao hơn 300o C thường chứa đầy khí nitơ để tránh thuỷ ngân bay hơi và bị oxi hoá.
Nitơ còn được sử dụng để bảo quản các bức họa quý, lương thực, thực phẩm... vì các loại vi khuẩn, mối mọt không sống được trong môi trường khí quyển nitơ.
Trong thiên nhiên, khi có những trận mưa giông, những tia chớp tạo điều kiện cho nitơ kết hợp với oxi tạo thành nitơ oxit rồi nitơ đioxit, khí này tác dụng với nước tạo thành axit nitric, khi rơi xuống đất tạo thành muối nitrat là một loại phân đạm quý giá. Theo tính toán, hàng năm các cơn mưa giông tạo ra khoảng 400 triệu tấn phân đạm.
5.2. Bài 8: Amoniac và muối amoni[55]
Để nhấn mạnh độc tính của amoniac (NH3), giáo viên có thể cung cấp cho học sinh những tư liệu và hình ảnh sau:
Độc tính của NH3 tùy thuộc vào nồng độ của chất này. Thông thường, trong cơ thể của người và động vật có tồn tại một cơ chế, nhờ đó ngăn cản hiện tượng tích tụ NH3 trong máu. Kết quả nghiên cứu cho thấy trong máu NH3 sẽ đi vào “chu trình urê” của cơ thể để chuyển thành các amino axit hoặc bị thải ra duới dạng nước tiểu. Cá và các loài lưỡng cư không có cơ chế này nhưng có thể thải NH3 dư thừa bằng cách bài tiết trực tiếp.
Dung dịch NH3 nồng độ cao có thể kích thích và gây tổn thương da, niêm mạc, đặc biệt là mắt và hệ thống hô hấp. Trong không khí có lẫn hơi NH3, tùy theo nồng độ, mà người và động vật sẽ bị ảnh hưởng ở các mức độ khác nhau. Người ta đã phân loại giới hạn nồng độ của NH3 tác động đến sức khỏe con người như sau:
Hiện tượng Nồng độ (ppm)
Phát hiện thấy có mùi 5
Dễ dàng phát hiện mùi 20-50
Gây khó chịu và ảnh hưởng đến sức khỏe khi tiếp xúc lâu 50-100 Gây chảy nước mắt kể cả khi tiếp xúc trong thời gian ngắn 150-200 Kích thích mắt, mũi, khó thở kể cả khi tiếp xúc trong thời gian
ngắn
400-700
Ho, co thắt cuống phổi 1.700
Nguy hiểm đến tính mạng kể cả tiếp xúc dưới 30 phút 2.000-3.000
Phù, ngẹt thở, ngạt và nhanh chóng tử vong 5.000-10.000
Chết lập tức Trên 10.000
Tổ chức Quản lý An toàn và Sức khỏe nghề nghiệp Hoa Kỳ (OSHA) đã có quy định giới hạn thời gian phơi nhiễm NH3 trong không khí xung quanh tối đa 15 phút đối
với NH3 có nồng độ 35ppm (thể tích); 8 giờ đối với NH3 có nồng độ 25ppm. Khi hít phải NH3 nồng độ cao có thể bị tổn thương phổi và chết.
Tại Việt Nam, nồng độ NH3 cho phép trong không khí xung quanh theo TCVN 5938-2005 là 0,2 mg/m3.
Làm việc an toàn với amoniac[21]
Cần ghi nhớ rằng đây là một chất khí nguy hiểm, có tính ăn mòn và có nguy cơ nổ, đặc biệt nguy hiểm ở những nơi có không gian chật hẹp. Bạn cần được huấn luyện để làm việc, thao tác chính xác hạn chế sai sót, tai nạn lao động. Nơi làm việc cần có phương tiện bảo hộ lao động, phương tiện bảo vệ đường hô hấp:
- Kiểm tra các vật chứa khí amoniac có bị hư hoặc rò rỉ không trước khi làm việc.
- Thông báo ngay khi phát hiện có rò rỉ, tràn hoặc đổ khí amoniac.
- Tránh làm việc một mình khi tiếp xúc với hóa chất này. Bạn cần có người cùng làm việc và được huấn luyện để sơ cứu, hồi sức hoặc có phương tiện theo dõi đối với những người phải làm việc một mình. Nơi làm việc cần thoáng khí, nên tách biệt với nơi dự trữ, chứa khí amoniac.
Tƣ liệu thực tế:
a/ Trung Quốc: rò rỉ khí amoniac, 200 người ngộ độc [27]
202 người Trung Quốc đã bị ngộ độc sau khi khí amoniac rò rỉ khỏi một nhà máy dược ở khu tự trị Nội Mông (miền bắc Trung Quốc) ngày 5/8/2009.